Rumus Transformator

Di dalam rumus matematik, transformator dihitung untuk mencari tegangan pada sebuah alat listrik.

Transformator atau yang juga kerap kali disebut sebagai “trafo” merupakan satu dari puluhan alat yang penting pada saat memakai peralatan elektronik.

Sebagai contoh, ketika kalian bermain game nintendo akan membutuhkan tegangan 80 volt namun tegangan listrik di dalam rumah mempunyai tegangan 110 volt, sehingga kalian akan membutuhkan transformator untuk mengubah (transform) listrik rumah sebesar 110 volt menjadi hanya 80 volt.

Selengkapnya mengenai rumus transformator, simak ulasan berikut ini.

Pengertian Transformator

Transformator merupakan suatu alat yang digunakan untuk memindahkan tenaga listrik antara 2 buah rangkaian atau lebih lewat induksi elektromagnetik.

Sebagai contoh untuk menurunkan tegangan AC dari 220 VAC menjadi 12 VAC maupun menaikkan tegangan dari 110 VAC menjadi 220 VAC.

Trafo bekerja mengikuti prinsip Induksi Elektromagnet serta hanya dapat bekerja dalam tegangan arus bolak – balik (AC / alternate current).

Di dalam pendistribusian tenaga listrik, trafo memiliki peranan yang sangat penting, sebab dapat menaikkan listrik yang berasal dari pembangkit listrik oleh PLN hingga ratusan kilo Volt untuk didistribusikan.

Selain itu, trafo juga menurunkan tegangan listrik menuju tegangan yang dibutuhkan pada setiap rumah atau perkantoran yang pada umumnya menggunakan tegangan AC 220 Volt.

Bagian – Bagian Transformator

Secara umum, transformator memiliki 3 bagian seperti berikut:

• Kumparan Primer (N_p) adalah tempat masukkan tegangan mula – mula.
• Kumparan Sekunder (N_s) adalah tempat dialirkannya tegangan hasil.
• Inti Besi (inti magnetik) terbuat dari bahan lapisan plat dinamo yang disusun berlapis – lapis.

Prinsip Kerja Sebuah Transformator

Transformator mengambil tegangan dari suatu listrik lalu mengubahnya menjadi listrik dengan tegangan yang berbeda.

Pada dasarnya, trafo ini bekerja dengan cara mengubah tegangan dengan memakai 2 sifat listrik.

Pertama listrik yang mengalir terhadap suatu kumparan akan memunculkan medan magnet.

Kedua perubahan medan magnet (fluks magnet) akan memunculkan ggl induksi.

Arus bolak balik yang masuk di dalam kumparan  primer kemudian akan menimbulkan adanya fluks magnet bolak -balik yang inti magnetik.

Selepas itu, fluks magnet  bolak – balik akan melewati kumparan sekunder serta memunculkan ggl induksi.

Besarnya ggl induksi juga bergantung pada laju perubahan fluks serta jumlah lilitan didalam kumparan sekunder.

Persamaan / Rumus Transformator

Di dalam transformator dapat dibuat suatu persamaan atau rumus matematik transformator sebagai berikut:

Keterangan rumus transformator:

• V_p = tegangan di dalam kumparan primer.
• V_s = tegangan di dalam kumparan sekunder.
• N_p = banyaknya lilitan di dalam kumparan primer.
• N_s = banyaknya lilitan di dalam kumparan sekunder.

Jenis – Jenis Transformator

Dilihat dari pengubahan tegangan yang dikerjakan, transformator dibagi menjadi 2 jenis yang berbeda, diantaranya yaitu:

1. Transformator Step – Up

Memiliki fungsi untuk menaikkan ataupun memperbesar tegangan bolak – balik pada suatu sumber.

Trafo step – up memiliki ciri – ciri sebagai berikut ini:

• Tegangan di dalam kumparan sekunder lebih besar daripada tegangan di dalam kumparan primer (Vs > Vp).
• Jumlah lilitan yang ada pada kumparan sekunder lebih banyak daripada kumparan primer (Ns > Np).
• Arus di dalam kumparan primer lebih besar daripada arus listrik di dalam kumparan sekunder (Ip > Is).

2. Transformator Step – Down

Berfungsi untuk memperkecil atau menurunkan tegangan bolak – balik dari sebuah sumber.

Trafo step – down memiliki ciri – ciri sebagai berikut ini:

• Vp > Vs.
• NP > Ns.
• Ip < Is.

Selain dua jenis di atas, transformator juga memiliki beberapa jenis lainnya seperti:

a. Transformator IF

Trafo IF atau juga disebut sebagai trafo Intermediate Frequency berfungsi untuk penguat frekuensi menengah yakni 10,7 MHz yang biasa digunakan pada radio penerima baik AM atau FM.

Kamu dapat menjumpai trafo jenis ini pada radio Konvensional.

b. Transformator Pulsa

Trafo pulsa didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa.

Menggunakan material inti yang cepat jenuh, menjadikan setelah arus primer mencapai suatu titik tertentu, yang mana fluks magnet akan berhenti berubah.

Karena, GGL induksi di dalam lilitan sekunder cuma terbentuk, jika terjadi perubahan fluks magnet, maka transformator cuma akan memberikan keluaran ketika inti tak jenuh yakni ketika arus pada lilitan primer berbalik arah.

c. Transformator Adaptor / Power Supply

Berfungsi untuk mengubah tegangan dari arus AC menuju arus DC yang banyak digunakan dengan pilihan tegangan serta arus yang bervariasi.

Trafo yang digunakan dalam adaptor termasuk jenis step down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari jarak listrik PLN menuju perangkat elektronika sesuai keperluan.

d. Transformator Autotransformator

Transformator jenis satu ini hanya memiliki satu lilitan aja yang mana sebagian lilitan primer adalah milik sekunder juga.

Lilitan di dalam trafo jenis ini mampu dibuat dengan kawat yang lebih tipis daripada jenis yang lain.

Keuntungan penggunaan trafo ini yaitu memiliki ukuran yang lebih kecil serta risiko kerugian lebih rendah daripada trafo dua lilitan.

Namun trafo jenis ini tidak dapat digunakan untuk menaikkan tegangan listrik menjadi berkali – kali lipat.

e. Transformator Isolasi

Memiliki lilitan sekunder dengan jumlah yang sama dengan lilitan primernya, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer.

Namun pada beberapa desain yang lain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi jumlah kerugian.

Transformator jenis satu ini berfungsi untuk isolasi antara dua kalang.

Pada penerapan suatu audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan dengan kopling.

f. Transformator Tiga Fase

Transformator jenis ini terdiri atas tiga trafo yang saling terhubung secara khusus.

Untuk lilitannya, di dalam kumparan primer pada umumnya dikaitkan secara bintang (Y) serta lilitan sekunder dikaitkan secara delta.

g. Transformator Autotransformator Variabel

Autotransformator variabel  merupakan autotransformator biasa yang sadapan tengahnya dapat diubah – ubah. Serta memberikan perbandingan lilitan primer – sekunder yang juga berubah – ubah.

Efisiensi Transformator

Efisiensi merupakan suatu nilai yang menyatakan perbandingan antara daya masukan (Pin) dengan daya keluaran (Pout).

Nilai efisiensi pada transformator dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

• η = Efisiensi transformator (%)
• Ps = daya di dalam kumparan sekunder (W)
• Pp = daya di dalam kumparan primer (W)
• Is = kuat arus di dalam kumparan sekunder (A)
• Ip = kuat arus di dalam kumparan primer (A)

Jika efisiensi suatu transformator sama dengan 100% itu artinya daya listrik di dalam kumparan primer sama dengan daya listrik di dalam kumparan sekunder.

Ps = Pp
Vp Ip = Vs Is
Vp/Vs = Is/Ip

Sebab rumus transformator:

Vp/Vs = Np/Ns

Sehingga rumus transformator:

Is/Ip = Np/Ns

Transformator yang seperti itu disebut sebagai transformator ideal.

Jika efisiensi transformator kurang dari 100%, maka terdapat daya listrik yang hilang atau disebut sebagai rugi daya. Transformator seperti itu disebut sebagai transformator tidak ideal.

Besarnya daya yang hilang dirumuskan sebagai berikut:

Ph = Pin – Pout = Pp – Ps

Keterangan:

• Ph = daya listrik yang hilang atau rugi daya (W)

Kerugian pada Transformator

Ada banyak sekali kerugian yang terdapat pad Transformator/trafo, diantaranya sebagai berikut:

1. Kerugian Kopling

Kerugian yang berlangsung sebab kopling primer – sekunder tidak sempurna, sehingga tidak seluruh fluks magnet diinduksikan primer memotong lilitan sekunder.

Kerugian satu ini dapat dikurangi dengan cara menggulung lilitan secara berlapis antara primer dengan sekunder.

2. Kerugian Histeresis

Kerugian satu ini berlangsung ketika arus primer AC berbalik arah. Hal tersebut disebabkan inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika.

Kerugian jenis ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.

3. Kerugian Tembaga

Kerugian I 2 R di dalam lilitan tembaga yang disebabkan adanya resistansi tembaga dan arus listrik yang mengaliri nya.

4. Kerugian Kapasitas Liar

Kerugian ini disebabkan kapasitas liar yang terdapat di dalam lilitan – lilitan transformator.

Kerugian ini dapat mempengaruhi efisiensi transformator dalam frekuensi tinggi.

Kerugian dapat dikurangi dengan cara menggulung lilitan primer dengan sekunder secara semi – acak.

5. Kerugian Arus Eddy

Kerugian ini disebabkan GGL masukkan, yang memunculkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet serta membangkitkan GGL.

Sebab adanya fluks magnet yang berubah berlangsung tolakan fluks magnet di dalam material inti.

Kerugian dapat dikurangi jika digunakan inti berlapis – lapis.

6. Kerugian Efek Kulit

Konduktor lain yang selalu dialiri arus bolak – balik, namun arus ini cenderung mengalir dalam permukaan konduktor.

Hal tersebut akan memperbesar kerugian kapasitas serta menambah resistansi relatif lilitan.

Kerugian dapat dikurangi dengan menggunakan kawat Litz, yakni kawat yang terdiri atas beberapa kawat kecil yang saling terisolasi.

Untuk pemakaian frekuensi radio, coba gunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga untuk ganti kawat biasa.

Contoh Soal Transformator

Untuk lebih memahami ulasan di atas, berikut kami sajikan beberapa contoh soal transformator, antara lain: